Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

416 CAPÍTULO 9 Motores monofásicos y de uso especial
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R A
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V T
E A
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L S
FIGURA 9-1 Circuito equivalente de un
motor universal.
n m
Este diseño sólo es práctico para el motor de cd en serie (véase la figura 9-1),
puesto que las corrientes del inducido y de campo en la máquina se deben invertir en
exactamente el mismo momento. En los motores de cd en derivación la inductancia
de campo alta tiende a retrasar la inversión de la corriente de campo y por lo tanto a
reducir inaceptablemente el par inducido promedio del motor.
Para que un motor de cd en serie funcione eficazmente con ca, se deben laminar
por completo los polos de campo y la cubierta del estator. Si no están completamente
laminados, las pérdidas en el núcleo serán enormes. Cuando los polos y el estator están
laminados, el motor se llama motor universal, puesto que puede funcionar ya sea
con una fuente de ca o de cd.
Cuando un motor opera con una fuente de ca, la conmutación será mucho más
deficiente que si opera con una fuente de cd. La generación extra de chispas en las
escobillas es causada por la acción transformadora que induce voltajes en las bobinas
en proceso de conmutación. Estas chispas acortan de manera significativa la vida de las escobillas y
pueden ser una fuente de interferencia de frecuencia de radio en ciertos ambientes.
En la figura 9-2 se muestra la típica característica par-velocidad de
un motor universal. Difiere de la característica par-velocidad de la misma
máquina en operación con una fuente de voltaje de cd por dos razones:
Motor universal
(fuente de ca)
Motor de cd en serie
FIGURA 9-2 Comparación de la característica parvelocidad
de un motor universal cuando opera con
suministros de potencia de ca y de cd.
ind
1. Los devanados del inducido y de campo tienen una reactancia bastante
alta a 50 o 60 Hz. Una parte significativa del voltaje de entrada cae
a través de estas reactancias y, por lo tanto, E A es más pequeño dado
cierto voltaje de entrada durante la operación con ca que durante la
operación con cd. Puesto que E A = Kfv m , el motor es más lento, dados
cierta corriente del inducido y cierto par inducido con corriente
alterna que con corriente directa.
2. Además, el voltaje pico de un sistema de ca es igual a Ï2 de su valor
rms, por lo que la saturación magnética puede ocurrir en un valor cercano
a la corriente pico de la máquina. Esta saturación puede disminuir
de forma significativa el flujo rms del motor dado cierto nivel de
corriente y tiende a reducir el par inducido de la máquina. Recuérdese
que una disminución del flujo incrementa la velocidad de una máquina
de cd, por lo que este efecto puede opacar parcialmente la disminución
de velocidad causada por el primer efecto.
n m
Aplicaciones de los motores universales
V 1
V 2
El motor universal tiene la característica par-velocidad con mayor pendiente de los motores de cd en
serie, por lo que no es adecuado cuando se requiere velocidad constante. Sin embargo, es compacto
y brinda más par por ampere que cualquier otro motor monofásico. Por
lo tanto, se utiliza en casos en que es importante su peso ligero y su par
alto.
V Las aplicaciones típicas de este motor incluyen aspiradoras, taladros,
herramientas portátiles similares y electrodomésticos.
1 > V 2 > V 3
Control de velocidad en los motores universales
V 3
FIGURA 9-3 Efecto del cambio de voltaje en las
terminales en la característica par-velocidad de un motor
universal.
ind
Al igual que con los motores de cd en serie, la mejor manera de controlar
la velocidad de un motor universal es por medio de la variación de su
voltaje de entrada rms. Mientras más alto sea el rms de entrada, mayor
será la velocidad del motor. En la figura 9-3 se muestra la típica característica
par-velocidad de un motor universal en función del voltaje.
En la práctica, el voltaje promedio aplicado a este tipo de motores
se puede modificar con uno de los circuitos SCR o TRIAC. En la figura